单壁氮化硼纳米管储氢的理论研究

采用蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的储氢,重点研究了单壁氮化硼纳米管的管径、管长和手性以及压强对其物理吸附储氢的影响.与单壁碳纳米管的物理吸附储氢相比较,氮化硼纳米管的储氢性能明显优于碳纳米管.计算结果显示,在常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到美国能源部提出的商业标准.     

Armchair型氮化硼纳米管的Kekule结构计数

介绍了带半-B12N12帽的armchair型单壁氮化硼纳米管(BN-SWNT)，并对其Kekule结构的个数进行了计算，通过使用定位配置技术和特殊的编码方法，建立了关于Kekule计数K的递推公式．数值计算结果表明，与zigzag型类似，armchair型氮化硼纳米管的Kekule计数也随着管子中间层数的增加呈指数增长。     

单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论,对单壁氮化硼纳米管的拉曼光谱强度进行研究.考察氮化硼纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明:光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大,而手性对拉曼光谱的影响较小.针对氮化硼纳米管样品的实际情况,给出无规取向氮化硼纳米管的拉曼散射强度.     

Armchir型氮化硼纳米管的Kekule结构计数

介绍了带半-B12N12帽的armchair型单壁氮化硼纳米管(BN-SWNT),并对其Kekule结构的个数进行了计算.通过使用定位配置技术和特殊的编码方法,建立了关于Kekule计数K的递推公式.数值计算结果表明,与zigzag型类似,armchair型氮化硼纳米管的Kekule计数也随着管子中间层数的增加呈指数增长.     

单壁碳纳米管模板法快捷制备高纯度氮化硼纳米管技术

以Na BH4为硼源,以NH4Cl为氮源,以单壁碳纳米管为模板,利用自制的不锈钢高压反应釜制备氮化硼纳米管,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪及透射电子显微镜等手段对制备的氮化硼纳米管进行一系列微观形貌及物相分析。结果表明,制备的氮化硼纳米管在电镜下中空管状结构明显,直径约20 nm,粗细均匀,纯度较高,形貌良好。     

一种直接在镍片上生长氮化硼纳米管膜的方法

以球磨无定型硼粉和MgO粉后得到混合粉体为原料,于1 150 ℃氮化反应,直接在镍片上生长出BN纳米管膜.利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜和电子散射能谱等分析手段对产物进行了详尽的结构表征,并初步探讨了BN纳米管膜的形成机制.     

锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列储氢的影响

采用巨正则蒙特卡罗方法,研究了锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列(SWBNNTA-SingleWalled Boron Nitride Nanotube Array)物理吸附储氢的影响.揭示了锂掺杂是提高SWBNNTA储氢能力的有效手段,并给出了最佳的掺杂方案.计算结果表明,选择最佳的掺杂方案,并合理控制SWBNNTA的结构与尺寸,可使锂掺杂SWBNNTA在常温、中等压强下的物理吸附储氢量达到和超过美国能源部提出的2015年研究目标.     

应力条件下单壁氮化硼纳米管结构、力学和电学性质

采用第一性原理赝势平面波方法,研究了单壁氮化硼(BN)纳米管在应力条件下的结构、力学和电学性质。计算了不同类型氮化硼纳米管的弹性模量、拉伸强度和Poisson比。结果表明:氮化硼纳米管具有与碳纳米管相同量级的弹性模量(TPa量级)和拉伸强度(GPa量级),可以当作稳定的基体材料用于复合材料的合成中。同时发现:在拉伸情况下,氮化硼纳米管的结构和能带结构均发生一定规律的变化,能隙逐渐减小。这表明,氮化硼纳米管可以用作nm级别的力学传感器。     

低维氮化硼纳米材料

低维碳纳米材料的广泛研究,引起了人们对于纳米尺度范围内不同维度的同素异形体材料的极大关注.氮化硼纳米材料具有与碳纳米材料类似的结构,但具有完全不同的性质.不同于金属性和半导体性的碳纳米管,氮化硼纳米管是一种电绝缘体,其带隙不依赖于管子的几何构型,它具有高的热传导率、优异的化学稳定性和良好的机械性能.二维的氮化硼纳米薄膜具有同样的优点.这些独特的性能使得氮化硼纳米管和纳米薄膜在各种潜在的领域,如光电子器件、功能复合材料、储氢,催化等,具有重要的应用前景.本文概述了我们在一维氮化硼纳米管、二维氮化硼纳米薄膜方面的一些理论研究,包括氮化硼纳米管与单层材料的结构、缺陷、化学修饰、气体吸附以及三维氮化硼纳米超结构.     

氢化单层氮化硼（BN）的性质研究

碳由于其质量轻、结构多样化的特点,是一种很好的吸附氢的材料,它兼具物理吸附储氢和化学吸附储氢的能力。近年来,完全氢化的石墨层（graphane）被证实是存在的。本文主要对氢化的氮化硼（BNH2）进行计算研究,结果表明,氮化硼（BN）与石墨不同,在没有加氢的情况下就有带隙加氢之后的氮化硼（BN）是亚稳态结构：氢化形成的BNH2比在BN层上加H2分子的能量高,这一结论与石墨完全相反。     

h-BN前驱体的制备与研究

实验以硼酸铵和三聚氰胺为原料,考察了反应原料配比,反应物总浓度对湿化学法制备氮化硼前驱体的影响,确定了制备前驱体的适宜原料配比是n（C3N6H6）：n（NH4HB4O7·3H2O）=1：1,总浓度为0.5mol/L;并通过FT-IR、XRD、化学分析、元素分析和SEM等方法对前驱体进行了表征,研究结果表明：该方法制备的氮化硼前驱体是通过分子间氢键形成的组成为C3N6H6·2H3BO3的超分子棒状加合物,在空气气氛中950℃下高温培烧4h能得到晶化程度良好的六方氮化硼粉体.     

六角氮化硼层间结合能的计算

本文利用Lennard-Jones势和库仑势计算了不同尺寸的hBN和rBN片的层间结合能,得出了hBN向rBN转变要跨越的势垒以及E_f(rBN)0等结果。     

金刚石薄膜/立方氮化硼异质结的制备

利用高温高压合成的立方氮化硼单晶材料,采用恒浓度高温扩散方法制备n型立方氮化硼半导体材料。通过化学气相沉积方法在n型立方氮化硼上外延生长p型金刚石薄膜。在此基础上,通过欧姆接触电极的制作,制备出金刚石薄膜／立方氮化硼异质pn结,并给出pn结的伏安特性曲线。     

修饰碳纳米管对硼酚醛树脂摩擦性能的影响

采用共价接枝法制备了羧基化碳纳米管(MWCNTs -COOH)、二氨基二苯基甲烷修饰碳纳米管( MWCNTs -DDM)、硼酸化碳纳米管(MWCNTs- Borate)修饰碳纳米管(MWCNTs).通过原位聚合的方法制备了修饰碳纳米管/硼酚醛树脂.使用3种碳纳米管改性的树脂制备了摩擦材料并研究了其摩擦性能.结果表明,修饰碳纳米管的加入,有助于提高摩擦材料摩擦系数的稳定性,减小磨损率,改善热衰退性.其中添加质量分数为1％的MWCNTs- Borate的情况改善最大,磨损率减小43.2％,摩擦系数和磨损率衰退率仅为10.3％和28.6％,摩擦表面保持完好.     

高比表面氮化硼的制备方法研究进展

近年来,国内外相继报道了很多制备中孔六方氮化硼的新方法新工艺,通过比较水(溶剂)热合成法、模板法、有机前驱体法、化学气相沉积法等几种主要制备方法,指出了它们的优缺点及发展前景,并对高比表面六方氮化硼的应用前景进行了展望。     

BN与TiNi系合金熔体的界面反应

以高纯氮化硼（BN）作为坩埚材料,对其应用于TiNi系合金熔炼时的界面反应进行研究.研究BN在不同温度下（1 450 ℃,1 520 ℃）,保持一定时间（90s,180 s,270 s,360 s）与TiNi系合金熔体的相互作用情况,得到了不同反应时间、反应温度下的界面层,并用扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、X射线衍射（X ray diffraction, XRD）和电子探针显微分析(electron probe microanalysis, EPMA)对界面进行形貌、物相和成分的分析,对反应机理作了讨论.研究结果表明,BN与熔体作用的产物在试验条件下不与熔体继续反应,从而保护了熔体不受到进一步污染.     

氮化硼复合石墨毡及其氧还原电极的电化学性能研究

为了提升石墨毡作为氧还原电极的电化学性能,将五硼酸铵热解生成氮化硼原位复合至石墨毡碳纤维上,具体探究了不同比例氮化硼/石墨毡复合材料用作锂—空气电池的氧还原电极时的电化学性能,其中10%比例下氮化硼/石墨毡的电化学性能最佳,主要表现在首次深度放电容量较原始石墨毡提升了20%,首次放电充电的氧还原反应和氧析出反应极化降低了约0.3 V.该方案操作简便,成本低廉且绿色无污染,对锂空电池性能的提升有较好效果.